fundamentos yaskawa mv1000

FUNDAMENTOS VARIADOR MEDIA TENSION YASKAWA MV1000

TEMARIO

• Introducción.• Arquitectura y componentes del variador.• Principio de operación MV1000.• Funciones.• Identificación señales de control.• Programación Básica.• Detección de fallas.• Software de gestión.• Mantenimiento preventivo.• Consideraciones de instalación.• Evaluación.

Introducción

Marco Historico

Marco Historico

YASKAWA ha fabricado Variadores en Media Tensión MV desde 1995

Más 1200 unidades instaladas alrededor del mundo desde

1995

Yaskawa MV VDF están instalados en diversas industrias como:- Acero- Química- Papel y pulpa- Petróleo y Gas- Minería- Cemento y agregados- Grúas- Energía

2005- 2010 Delivery Record by Usage

Fan Blower・44.8%

Pumps 27.9%

Refrigerator10.9%

Extruder4%

Mixer 3%

Compressor 0.4%

Others5%

Milling machine 1%

Crusher 2%

Kiln 1%

Fan/ BlowerPumpsRefrigeratorExtruderMixerCrusherKilnMilling machineCompressorOthers

2005-2010Delivery

Record byUsage

Distribucion por aplicaciones

Marco Historico

VDFEntrada de potencia

- Alto nivel de armónicos a la entrada

- Picos de tensión hacia el motor- Inestabilidad e inercia

- Corrientes de fuga- Ruido distorsión

- Auto-sintonía- Control vectorial - Mitigación de Armónicos

Transformador multipulsos

- Protecciones en VDF- Calidad forma de onda

Puntos a observar en un VDF de MV

Solución Yaskawa FSDrive – MV1S

Motor

Ventajas

1. Diseño compacto Reducción significatíva de las

dimensiones, facilitando el transporte, instalación y mantenimiento.

2. Alto Desempeño Ofrece major desempeño,

funcionalidad y confiabilidad, habilitando operacion continua y estable.

3. Ahorro de Energia Provee ahorro de energia con

operacion eficiente. 4. Uso Amigable Operacion, ajuste, mantenimiento

manejo son muy faciles derealizar.

Ventajas

- Filtros de entrada y salida no son necesarios.

- Uso de componentes estándar y fácil reparación.

- Ensamble modular sencillo y confiable

Ventajas

No Admite Regeneración

10,000

6,000

3,000

0 100 500 1000 2500

Voltage(V)

Output (kW)1000

0

132～ 2500kWMV1S

250～ 5000kWMV1S

710～ 5000kWMV1S

530～ 9910kWMV1000

MV1000

MV1000

250～ 6000kW

132～ 3000kW

5000

Ventajas

Arquitectura y Componentes

Arquitectura

2 gabinetes separados:

-transformador

-celdas + control

Arquitectura

Arquitectura

W:3400mm

Volumen del panel: Reduce 26% respect al modelo convencional.

H:2400mm

H:2900mm

D:1200mm

MV1S MV1000

W:3100mm D:1100mm

H:2150mm

H:2550mm

Slim type Cell(140A)Slim type fan

Comparacion de las dimensiones de MV1S and MV1000(6-kV class 1600kVA)

Arquitectura

Componentes

• Transformador

Alm:L8-87

Trip:L8-88

Mon: U4-33

• Celdas

Componentes

• Modulo de Control

Componentes

Componentes

• Modulo de Control

• Modulo de Control

Componentes

Componentes

• Operador Digital

Principio de Operación

Primario

Secundario

TransformadorINV

M

INV

INV

INV

INV

3 fasesAC

U W

W2

W1

U2

U1

V

V2

V1

Controlador

INV

Principio de operación

4-kV class Example of Power CellConfiguration

M

Principio de operación

El FSDrive(VDF)-MV1000 se basa en celdas de potencia tipo PWM conectadas en serie: 2 celdas de potencia por fase (4 KV class) o 3 celdas de potencia por fase (6 kV class).

6-kV class Ejemplo de Configuración de celdas de potencia.

MV1000(6-kV class: 3 power cells per phase)

U1

U2

U3

W3W2

W1

V3V2

V1

W

U

V

Interphase voltageXXXX V

Line voltage6600V

6-kV class Example of Power CellConfiguration

MV1S 6-kV class : 6 power cells per phase

U4

U5

U6

W6W5

W4

V6V5

V4

WW

UU

VV

U1

U2

U3

V3V2

V1

W3W2

W1

U4

U5

U6

W6W5

W4

V6V5

V4

WW

UU

VV

U1

U2

U3

V3V2

V1

W3W2

W1

Principio de operación

Diseño celda de Potencia

+DC BUS

-DC BUS

Principio de operación

Señal de salida celda de Potencia

+DC BUS

-DC BUS

Señal de salida Variador MV1000

- Patrón de salida multinivel.

- Señal de salida luce como una onda sinusoidal.

- Cables y motores existentes no requieren ser cambiados.

- No requiere filtros de entrada ni de salida.

Principio de operación

Transformer6600V / 1200V

6600VacIN

U1

U2

U3

V1

V2

V3

W1

W2

W3

Power CellsM

6600VacOUT

Exhaust Fans

Input Voltage Sensing CircuitOPTIONAL

4PCB

Ouput Voltage Sensing Circuit

5PCB

Thermostat

220Vac INControl Power

Principio de operación

6-kV class Configuration

CONTROL BOARD

Transformer thermistor

Input Voltage Sensing CircuitOPTIONAL

4PCB

Ouput Voltage Sensing Circuit

5PCB

U1

U2

U3

V1

V2

V3

W1

W2

W3

Fiber optics to Power Cells

Battery

Principio de operación

<--

6-kV class Configuration

FANCONTROL

12-pulse MV1000

6-pulse

La onda de entrada es sinodal con muy bajo aporte armónicos. Por esto, el MV1000 cumple con la norma IEEE 519-1992 y no requiere filtros de armónicos.

Forma de onda de Corriente de entrada

Principio de operación

Reducción de Armónicos

Funciones

El auto ajuste resistivo se utiliza para prevenir errores de control:- Cuando el cable entre motor y VDF es muy largo ó su longitud ha cambiado.-Si la capacidad del VDF es menor que el motor.

1) Auto- Ajuste Rotativo

M

Después del Auto ajuste dinámico el motor se conecta a la maquina

2) Auto-Ajuste Estacionario

M

1) 2)

Funciones

Rango de control de Velocidad →1: 100

Con Encoder →1:1000 　

Alto Torque para el rangode velocidad 1:100

【 Con auto-ajuste en lazo abierto (open loop vector)

Características de arranque

El control vectorial mejora las características de torque:-100% torque @ 0.6Hz en Lazo Abierto para entregar mayor potencia en cada aplicación.-150% de torque de arranque inclusive a velocidad cero en lazo cerrado.

Control Vectorial

Funciones

Velocidad del motor

Torque de la carga

Torque de referencia

Control de torque [control vectorial con encoder](Limite de torque ajustado al 150%)

1sec

Load torque

Limite de Torque

Control de torque

La Función “limite de Toque“ permite hacer un control muy preciso del torque de salida, protegiendo su maquinaria de fluctuaciones de torque

Funciones

Función Búsqueda de Velocidad de alta respuestaahorra tiempo después de una perdida momentánea de tensión operación casi continua con re arranque suave y rápido. MV1000 es capaz de recobrar el control del motor.

búsqueda de velocidad

7 s.

100ms.

Input voltage

Motor speed

Speed ref.

Motor current

Búsqueda de velocidad alta respuesta

3s.2s.

50ms.

Funciones

La función KEB desacelera el variador cuando ocurre una perdida momentánea de energía para producir energía regenerativa en el motor.

El variador continua su operación sin apagar los transistores de salida usando la energía regenerada y regresa al modo normal de operacióncuando la energía se restablece.

Esta función es usada para evitar perdidas de producción o Paradas innecesarias de la maquina en eventos de perdida momentánea de energía y fluctuaciones en la alimentación del variador.

KEB (Kinetic Energy Braking)

Input voltage

Motor Speed

Speed ref.

Motor current

Funciones

Nivel Bus DC

Inicio Perdida tensión

Retorno de la tensión

Funciones

Frecuencia de Salida VDF (línea purpura)

60Hz inicial

VDF desacelera durante perdida de tensión (área KEB)

Funciones

Nivel de regulación del bus DC

Frecuencia de Salida VDF (línea purpura)

60Hz inicial

VDF desacelera durante perdida de tensión (área KEB)

Funciones

Frecuencia de salida VDF (línea purpura)

60Hz inicial

El VDF acelera y retorna a la operación normal al volver la tensión.

Aqui retorna la tensión

Funciones

Funciones

Redes de comunicación

Identificación Señales de Control

Señales de control

Identificación de las señalesde control:

•Regleta de conexiones.•Planos eléctricos del equipo.

Programación Básica

1. Botones de función2. Boton ESC3. Boton RESET4. Boton RUN-LED5. Boton UP6. Boton DOWN7. Boton STOP8. Boton ENTER9. Boton LO/RE -LED

• Operador Digital

Programación Básica

• Navegacion Menu

Programación Básica

InicializaciónA1-00=idiomaA1-02=Método de controlA1-90=AñoA1-91=mes/díaA1-92=Hora Minuto

AplicaciónB1-01=Fuente de ReferenciaB1-02=Comando de Arranque/paroB1-03=Método de ParadaB1-04=Habilitar marcha en reversaB3-01=Habilitar búsqueda de velocidad

C1-01=tiempo de aceleraciónC1-02=tiempo de desaceleración

Programación Básica

MotorE1-04=frecuencia máximaE1-05=voltaje máximoE1-06=frecuencia baseE1-13=voltaje baseE1-09=frecuencia mínimaE1-10=voltaje mínimo

E2-01=FLAE2-02=deslizamiento E2-03=NLAE2-04=Numero polosE2-05=Resistencia línea a líneaE2-06=inductanciaE2-07/08=coeficiente strc/ núcleoE2-09=perdidas mecánicasE2-10=perdidas torque/núcleoE2-11=potencia nominal

Programación Básica

Programación Básica

Protección MotorL1-01=Habilita la protección motor MOLL1-02=tiempo de disparo por MOLL1-06=nivel de inicio detección MOLL1-07=nivel de disparo detección MOL

Prevención de BloqueoL3-01=habilita prevención de bloqueo acel.L3-02=nivel de prevención de bloqueo acel.L3-04=habilita prevención bloqueo en decel.

Programación Básica

Programación Básica

Detección de torqueL6-01=programar detección de torque 1L6-02=nivel de detección de torque 1L6-03=tiempo de detección de torque 1

L6-04=programar detección de torque 2L6-05=nivel de detección de torque 2L6-06=tiempo de detección de torque 2

Programación Básica

Limite de torqueL7-01=limite de torque adelante Mot.L7-02=limite de torque atrás mot.L7-03=limite de torque adelante regen.L7-04=limite de torque atrás regen.

Detección de Fallas

Fallas del Variador

Fallas del Variador

Fallas de Celda

Software de gestión

Software Drive Wizard Plus MV

MonitorEn línea

Rastreo de fallas

Registro de eventos

Gestión De Parámetros

Conecte el PC con el Variador MV1S

Software Drive Wizard Plus MV

Software Drive Wizard Plus MVConexión Drive-PC

Software Drive Wizard Plus MVProyecto

Software Drive Wizard Plus MVGestion de Parametros

Software Drive Wizard Plus MVMonitores

Software Drive Wizard Plus MVMonitores

Monitoreo graficoSoftware Drive Wizard Plus MV

Rastreo de FallasSoftware Drive Wizard Plus MV

Rastreo de FallasSoftware Drive Wizard Plus MV

Software Drive Wizard Plus MVLog de Eventos

Historico de FallasSoftware Drive Wizard Plus MV

Mantenimiento Preventivo

Inspección DiariaInspección Periódica

• VSD requiere inspección frecuente en ambientes extremos de operación

• Altas temperaturas• Frecuente arranque y paro• Fluctuaciones en la

entrada de AC• Excesivas vibraciones• Ambiente salino• Mal almacenamiento

Mantenimiento Preventivo

ITEM INSPECCION

Ambiente temperatura, humedad

Variables Eléctricas

tensión de entrada MV y alimentación de control

corriente de salida

Transformador vibración y ruido

Ventiladores funcionamiento normal

Operación alarmas y fallas en operador digital

Inspeccion Diaria

Mantenimiento Preventivo

Mantenimiento Preventivo

ITEM INSPECCION

Transformador

Realizar Medidas de AislamientoRevisar torque de tuercas, tornillos y revisar conectores eléctricosRealizar limpieza de residuosRevisar estado de los cables

Celdas de potencia

Verificar estado de los condensadoresRevisar conexiones de Fibra ÓpticaRevisar conexiones del circuito de potenciaRealizar limpieza de residuos

Circuitos de Control

Revisar decoloración anormal de las tarjetas electrónicasRevisar Voltajes de alimentaciónRevisar RelaysRevisar conectoresRealizar limpieza de residuos

Ventiladores

Realizar limpieza / Cambio de filtros de aire

Confirmar estado de los ventiladores

Inspeccion Periodica

• Monitores de Mantenimiento– Similar al A1000– Grupo U4 en el menu monitor

• U4-08– Muestra la temperatura mas alta leída en

cualquiera de las celdas de potencia.

• U4-33– Muestra la temperatura del transformador

• U4-90 hasta U4-93– Hora y fecha del variador.

- MODE - DRV RdyIGBT Temperature

FWDJOG FWD/REV

U4-08= 24°CU4-10= 23.4kWHU4-11= 123MWH RREF

RSEQ

Mantenimiento Preventivo

• Power Cells– Monitores U9 muestran lo

siguiente para cada celda de potencia:

• Voltage Bus DC• Corriente de Salida• Temperatura• Version de software• Estado de celda de

potencia– MTTR – solo 15 minutos

para reemplazar la celda.

Mantenimiento Preventivo

Mantenimiento Preventivo

PARTE PERIODO DE VIDA

Ventiladores (Rodamientos) 40000 Hrs.

Capacitores de las celdas 5 Años

Fusibles de Entrada celda 10 Años

Tarjeta moduladora de control 5 Años

Batería de litio 5 Años

Estimacion de vida util

200.000 Hrs MTBF !!!

Consideraciones de Instalación

Verificacion placa de caracteristicas

• Cliente debe proveer 2 tensiones diferentes al variador:– Fuente de Media Tension ( 4000V, 6000V, etc)– Fuente de Tension de control (220V)

Transformer Section Power Cells Section ControlSection

HighVoltage In

ControlVoltage In

Motor Output Location : T1 T2 T3

Fuentes de Tensión de Entrada

• Distancia precisa de los cables de acometida desde la entrada inferior hasta los bornes de conexion para evitar sobreesfuerzo mecanico en los aisladores y las platinas.

Acometida de cables de potencia

• Nomenclatura del cableado pasante entre el gabinete del transformador y el de las celdas

Conexión cableado transformador-celda

• Conexion de las tierras, cableado de sensores y ventiladores entre los dos gabinetes.

• No filtros de ruido a la salida.• No bancos de capacitores • Estos pueden causar daños a

los inversores

Elementos Capacitivos e inductivos a la salida

• Inrush tipico del transformador de entrada del variador MV1000.• De acuerdo con esto se dimensionaran las protecciones en la red

electrica del usuario.Transformer Inrush Current

Time

Current

Nominal Level

Decay Time = 1sec

Peak Current 12 – 15 x Nominal

Peak Time = 0.1sec

Inrush del transformador

• El variador espera señal de un contacto seco desde el switchgear antes de habilitar la operacion:

Interacción con el Switchgear

• El variador enviara señal de un contacto seco al switchgear para apagar MV en caso de sobretemperatura del transformador, o perdida de tension de control.

Interacción con el Switchgear

• Altitud Maxima de operación: 2000m• Temperatura de operación: -5 ºc a 40ºc• Humedad Relativa: 85% sin condensación• Libre de humedad• Libre de ambientes corrosivos• Cerramiento IP40

• Distancias de instalación:

superior: 1mfrontal: 2mPosterior: 0,6mLaterales: 0,6m

Consideraciones de Instalación

FUNDAMENTOS VARIADOR MEDIA TENSION YASKAWA MV1000

GRACIAS PORSU ATENCION !!!